由廢材料提取尼龍的方法

2023-06-17 02:50:06

專利名稱：：由廢材料提取尼龍的方法由廢材料提取尼龍的方法本申請要求保護2004年8月5日撰寫的臨時申請系列號60/599,624的申請日的利益.發明背景1.發明領域本發明涉及由廢材料提取尼龍的改進的方法，所述廢材料包括混合廢材料，例如地板菝蓋物，這樣減少了尼龍聚合物降解成低分子量的聚合物、低聚物和單體，該方法涉及在高壓下廢材料與極性溶劑，或其混合物接觸。2.相關技術描述尼龍在織布的生產中，和在地板覆蓋材料，例如闊幅地毯和組合地毯的生產中廣泛用作纖維。當用於地板覆蓋材料時，尼龍通常主要作為多層產品的一層或多層的一部分存在。每年替換掉大量的地板覆蓋材料，結果是用過的材料經常丟棄到垃圾填築地.因為對於該廢材料的環境和經濟關注，需要經濟的方法回收和再使用用過的或丟棄的地板覆蓋材料。然而，因為這些材料通常含有難於分離成它們的構成組分的複雜的合成物或層，這些材料的循環方法也經常導致凝聚成團的產物，該產物的價值比它們的各個成分的低得多。在許多情況下，循環的產物的價值可以等於或小於原來的起始材料的價值。該性質的下降性循環在環境上和經濟上是浪費的。因為下降性循環的產品不如原來的起始材料有價值，或者甚至原來的輸入到原來的廢材料的生產，失去了經濟價值.因為下降性循環的產物沒有充分利用它的成分，必須生產和使用另外的組分材料，產生了另外的使得特別沉重的環境負擔，因為這些成分材料通常基於石化產品。作為這些考慮的結果，現有技術需要這樣一種方法，其可以經濟地分離和再循環地板覆蓋材料的一種或多種組分。特別地，現有技術需要這樣一種方法，其能夠分離和回收地板覆蓋材料中使用的尼龍，和特別地，在這些地板復蓋材料上層織物或經面織物層中使用的尼龍，以這種方法，尼龍的價值和效用不被降級。回收尼龍的方法往往分成兩種顯著的類別.在一個類別中是其中尼龍特意解聚成單體或其低聚物的方法，其可以之後通過再次聚合再使用.通常，為了使得再利用更可預知，目的是儘可能多地將聚合物分解成為單體.然而，在這種類別中的方法是不利的，因為解聚是昂責的，並且可能導致降低可獲得單體的數重的副反應，降低了效率，並需要另外的解聚和能量消耗以彌補損失.另外，通過氨解的尼龍6，6的解聚導致了六亞甲基二胺(HDMA)的產生，但是要求另外的己酸源以獲得尼龍6，6，因為己酸不能從解聚方法經濟地回收。在另一個類別中是其中尼龍沒有解聚的回收的方法，這樣它可以不經再聚合就再使用。通常，這種方法的目的是提取或溶解尼龍並因此從地板覆蓋材料的其它組分中分離，伴隨最少的聚合物分解.之後尼龍通常以固體形式獲得這樣它可以再使用。常規的溶解或提取類型方法可能難於(如果不是不可能)在不會下降性循環尼龍的價值的情況下使用。至少對於此的部分理由是由於便於以經濟相關的時間規模溶解或提取所需要的升溫，一些聚合物分解幾乎總是發生.例如，由於涉及的高溫，要經過溶解或提取類型回收加工的尼龍纖維會使它的分子量通過最初的壓出方法減少以產生纖維。在常規壓出或溶解方法期間分子量將會進一步減少，和如之前指出的如果尼龍被重新壓出成纖維將會進一步減少。這種累積的分解將使得尼龍的分子量不適合重新用作適合於地板材料應用的纖維.兩種類型的尼龍再循環方法的另一個缺點是它們或者使用非尼龍廢料含量超出該方法需要的原料，或者它們竭盡全力以獲得相對純的或無色的尼龍原料.在複合產品，例如象地毯和組合地毯的地板料的情況下，纖維、襯裡材料、顏料、粘合劑、等的存在可能使尼龍再循環的努力複雜化，要求這些材料在任何尼龍纖維的特定加工前從尼龍中物理和/或化學分離。因此技術上需要如下的尼龍再循環方法其不需要解聚，不會顯著降低回收尼龍聚合物的分子量，並且可用於製備適合擠壓成用作原料尼龍的纖維的尼龍，該尼龍之前已經擠壓成纖維，和特別地，由地板料獲得的尼龍，而不需要由原料過度的分離其它成分，例如使用空氣淘析以外的步驟。發明概述在一種實施方案中，本發明涉及完成該需要的方法.尼龍，其可以以廢材料，例如度地毯材料(獲得，例如，由使用過的地逸，組合地毯，或其它地板覆蓋物，或作為在地毯或組合地毯的生產中產生的鑲邊)的形式獲得，與溶劑或包含醇的溶刑混合物在高溫，和在高壓下接觸。已經發現髙壓的使用超出預料地降低了廢材料中的尼龍有效溶解於溶刑混合物中的溫度和溶解時間。至少部分作為該溶解溫度降低的結果，尼龍可以在其分子量極大降低的降解程度下溶解.對於地毯材料中的應用，分子量的保持使得該方法能夠有效地使用擠出成纖維的尼龍，例如在地毯中發現的，和尼龍可以再一次擠出成纖維的步驟.實際上，本發明的方法使得在地毯材料中存在的尼龍再循環而沒有下降性循環，儘管該方法可以使用由其它複合材料的組分分離的尼龍，該需要對於常見使用的地毯材料未發生。本發明可以看作是回收尼龍的方法，包括尼龍與含鏈烷醇溶劑在高溫下接觸，並且其壓力高於所述含鏈烷醇溶劑在該高溫下的平衡壓力；從任何未溶解的固體除去包含溶解的尼龍的含鏈烷醇溶劑；降低包含溶解的尼龍的含鏈烷醇溶劑的溫度和壓力以沉澱溶解的尼龍，之後回收的尼龍可以進一步通過過濾，洗滌等處理，和再使用，尼龍和含鏈烷醇溶劑的混合物的壓力的增加可以通過向溶解容器或管道中加入惰性氣體完成，其中所述容器或管道是希望的壓力級容器或活塞流熱交換器.或者，溶劑混合物壓力的增加可以通過增加泵入到反應器的溶劑混合物的壓頭完成。例如，通過其將溶劑加入到反應器的容器的截面積可超過通過其將溶劑由反應器取出的容器的截面積，製造了足夠降低尼龍溶解溫度和由此的反應器溫度的反應器中的壓頭，如此處所描述的。本發明的方法適合於從廢材料回收尼龍，並且特別適合用於包含尼龍的地板料廢材料，例如用過的和破碎的地毯或組合地毯，或在這些材料生產期間獲得的織邊。特別地，該方法用於組合地毯已經發現是非常有益的，因為這些材料通常是具有許多層的複合結構。本發明的方法提供了分離這些層更容易的另外的裨益，並且在許多情況下廢材料出現在使用回收尼龍和已經分離的材料的剩餘層的溶解方法中。這賦予再循環這些另外的組分更有效得多的顯著優點.另外，為了使再循環方法經濟上可行，已經發現與溶劑接觸的溶劑的處理需要仔細處理，特別是因為該方法多在相對高的溫度和壓力下進行。該認識已經在現有技術中揭示.例如，將任何尼龍纖維混合物和溶刑混合物加熱到溶解溫度必須在一定條件下並使用避免或減少聚集和沉澱的纖維或顆粒阻塞加工設備和管路的趨勢的加工設備進行。本發明包括最小化或避免該阻塞的實施方案，使得該方法能夠以更有效的方式完成.有助於提供減少的阻塞的方法特徵之一是在將混合物加熱到溶解溫度之前，高速度、高再循環比率的部分循環離開混合器的溶劑和尼龍顆粒或纖維'可以通過例如被改造為使其入口在泵喉(pumpthroat)中的螺旋泵來維持高速度.再循環流保持恆定的循環，高速流通過混合器出口、通向泵的線路、和泵本身。希望的是該流動是攪拌活塞流，並且維持該類型的流動防止或最大程度減少了方法設備的附聚和阻塞.有助於減少阻塞的另一方法特徵是使用活塞流熱交換器以加熱溶劑/尼龍混合物到溶解溫度。這避免了使用管殼式熱交換器或其它其中銳彎管、頭或多支管、阻塞物和其它部件提供了尼龍顆粒沉澱和阻塞設備的機會的熱交換器設計.活塞流熱交換器的例子包括盤管交換器、疊層管交換器、夾套活塞流反應器、板框交換器和其它使得該方法的混合物成為湍流的設計。增加尼龍回收方法的效率的另一方法特徵是使用高效過濾體系以濃縮從溶液沉澱的尼龍.例子包括膜過濾、超濾、反滲透和類似的高效分離技術。這種方法的一個例子是振動剪切增強處理膜過濾器("VSEP")。另一個例子是壓濾機。兩種技術基本上增加了方法流的固體含量，使得隨後的乾燥器分離更有效而未犧牲產物(即未有重大產物損失)。在一種實施方案中，本發明涉及通過以下從含尼龍材料回收尼龍的方法含尼龍材料與含鏈烷醇溶劑在混合容器中接觸，其中至少一部分含尼龍材料與含鏈烷醇溶劑的混合物由混合容器中收回並在高流速下回到混合容器；增加混合物的溫度和壓力直到壓力達到高於該高溫下的含鏈烷醇溶劑的平衡壓力，由此在含鏈烷醇溶刑中溶解尼龍；從任何未溶解的固體除去包含溶解尼龍的含鏈烷醇溶刑；並降低包含溶解尼龍的含鏈烷醇溶劑的溫度、或壓力、或兩者以沉澱溶解的尼龍，在另一種實施方案中，本發明涉及通過以下增加尼龍韌度的方法在高溫和高於溶劑在該溶解溫度下的平衡流壓力的溶解壓力下的含鏈烷醇溶刑中溶解原料尼龍纖維；從溶液過濾未溶解的固體；通過降低溶液的溫度、壓力、或兩者從溶液沉澱尼龍，以形成沉澱的混合物；通過從沉澱的混合物除去溶劑而濃縮所述沉澱的混合物以形成濃縮的混合物；乾燥所述濃縮的混合物以形成固體尼龍；將固體尼龍擠壓成具有增加超過原料尼龍纖維韌度的韌度的纖維.在另一種實施方案中，本發明涉及通過以下增加原料尼龍分子量的方法在高溫和高於在該溶解溫度下溶劑的平衡流壓力的溶解壓力下的含鏈烷醇溶刑中溶解原料尼龍纖維；從溶液過濾未溶解的固體；通過降低溶液的溫度、壓力、或兩者從溶液沉澱尼龍，以形成沉澱的混合物；通過從沉澱的混合物除去溶劑濃縮沉澱的尼龍以形成濃縮的混合物；乾燥所述濃縮的混合物以形成具有分子量基本超過於原料尼龍的固體尼龍。在另一種實施方案中，本發明涉及從含尼龍材料回收尼龍的裝置，包括適於混合包含尼龍的材料和液體溶劑的混合容器；與混合容器存在液體交換的高流速分離泵體系，適於移出混合容器的部分內容物並且在高速下回到混合容器中；與混合容器存在液體交換的加壓熱交換器、分離泵或兩者，其適於在溶劑的平衡流壓力以上的壓力下將來自混合容器的尼龍和溶劑的混合物加熱到高溫；與加壓熱交換器存在液體交換的過濾體系，其適於從流體流除去未溶解的固體；與過濾體系、加壓熱交換器或兩者存在液體交換的沉澱器，其適於減少流體流的壓力，降低流體流的溫度，或兩者；與沉澱器存在液體交換的濃縮器，其適於從沉澱的尼龍和溶劑的混合物除去溶劑，並增加混合物的固體含量與濃縮器存在液體交換的乾燥器，其適於乾燥尼龍和溶劑的混合物。泵體系一般包含兩個泵高流速再循環泵，和第二個適於移出部分流體並將其加入到熱交換器中同時增加了它的壓力的第二個泵。高流速再循環泵一般與混合容器出口(在再循環泵進口側)和第二個泵(在再循環泵出口側)存在液體交換。第二個泵一般與高流速再循環泵(在第二個泵進口側)和熱交換器合混合容器再循環進口(在笫二個泵出口側)存在液體交換。在另一種實施方案中，本發明涉及以下適合於在分離泵體系中第二個泵的一類泵，其具有推進腔，包括遠端；近端；通過至少部分推進腔延伸的推進腔轉子；圍繞在推進腔轉子周圍並放置在推進腔的遠端和近端之間的推進腔定子；與在推進腔的遠端存在液體交換的進口室；與進口室存在液體交換的側部進口開口；與進口室存在液體交換的側部再循環出口開口；與在推進腔的遠端存在液體交換的方法流出口；連接於推進腔轉子的驅動軸。本發明的方法導致了顯著優點，因為獲得的尼龍比原料尼龍具有更高的分子量。不清楚這是低分子量尼龍碎片保留的結果還是尼龍鏈伸長或在方法中交聯形成的結果.清楚的是當擠出成纖維時，高分子量尼龍具有高韌度，使通過該方法產生的材料非常適合重新用作纖維.結果，本發明的方法再循環尼龍而未下降性循環尼龍，並提供了重新使用用於地毯纖維的尼龍的可持續方法.附圖簡述圖1(A)是本發明的方法的一種實施方案的示意困.閨1(B)是根據本發明的一種實施方案的困1(A)方法示意圖的繼續.困1(C)是根據本發明的另一種實施方案的圖1(A)方法示意圖的繼續。圖1(D)是圖1(C)方法示意圖的繼續。圖2顯示了根據本發明的分離泵的一種實施方案。圖2(A)是根據本發明的泵的左視圖。困2(B)是在圖2(A)中顯示的泵的左截面圖。發明具體實施方案詳述總體上，本發明的方法涉及包含低級鏈烷醇的溶劑或溶劑混合物的應用，以在溶解溫度下的溶劑的平衡流壓力以上的壓力下溶解尼龍.希望的是尼龍為尼龍6，6的形式，但可以包括其它的尼龍或其組合.尼龍，其可以是磨碎的、粉碎的、切斷的或其它尺寸的改變，可以作為廢物或小片地板覆蓋材料，例如地毯或地毯組合，或作為一些其它的複合材料，或作為基本純的尼龍添加，在溶解容器或管道中與溶劑或溶劑混合物接觸。為了取得和維持溶解而不阻塞方法線路，在混合步驟中使用高流速再循環的纖維/溶劑漿。可以使用高壓力泵以使加工流的壓力增加到溶劑的平衡流壓力以上。在溶解容器或管道，例如活塞流熱交換器中加熱/溶解後，重結晶或沉澱尼龍/溶劑溶液並使用高效乾燥方法乾燥，其可以先於增加方法流固體含量的過程，例如VSEP，壓濾機，或這些的組合。乾燥方法可以包括旋轉急驟乾燥器、託盤乾燥器、水平犁式乾燥器、Bry-Air乾燥器和/或其它千燥裝置，無氧環境。產生的重結晶尼龍具有非常高的分子量，極好的韌度，並且通常非常適合於紡成纖維；該方法因此代表了由廢地毯可持續再循環尼龍纖維而未下降性循環纖維的方式.在特別的實施方案中，地毯產品原料，由尼龍6，6纖維簇絨的基本的地毯底布構成，使用旋轉柱式剪切葉片剪切，其將纖維切成同樣的長度.放置於剪切葉片的真空體系從底布中抽走剪切的尼龍纖維；纖維通過真空體系捕獲並裝入袋中，按壓，和打包.對於在選擇的溫度下的溶劑體系溶解容器維持在高於平衡壓力的壓力下.例如，在大約150TC的溫度下，乙醇/水溶劑體系的平衡壓力將會是大約lOOpsig.容器中的尿力可以被增加至大約300psig-600psig，更特別大約300psig-大約500psig，甚至更特別大約400psig-大約500psig。增加壓力的一種技術是增加進入容器的溶劑體系的壓頭。這可以，例如，通過從容器中通過具有小於向反應器傳送溶解的管道的截面積的管道除去液體，或者通過高壓泵以驅動加工流通過壓力控制閥或細孔板，通過在溶解前或之中向溶解容器或管道中添加惰性氣體，例如N2完成.或者，容器中的壓力可以通過向溶解容器中加入足夠量的惰性氣體，例如氮、氬等增加。溶解容器加熱到大約130TC-大約15STC,更特別大約135"C-大約145TC，甚至更特別大約1401C-大約145"C溶解溫度下，並在該溫度下保持一段時間溶解所需產量的尼龍.令人驚訝地，使用增壓使得能夠在低於1601C的溫度下操作。對於某一溫度的平衡壓力下的溶解水平和速度相比，該增壓重要地使得能夠增加和加快尼龍溶解到溶劑體系中.換句話說，對於相同的溶解水平，本發明使得該方法能夠在低於平衡壓力方法，或甚至稍微升高(例如50psig)壓力方法的溫度下操作.因此降低了尼龍的降解，導致了適合於擠出成纖維的更高量的產物，更特別地，與不在增壓下進行的常規方法相比本發明的方法導致了富含高分子量尼龍的尼龍產物。合適的溶劑和溶劑混合物包括低級鏈烷醇，其混合物，和低級鏈烷醇和水的混合物。更特別地，合適的低級鏈烷醇包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、和其混合物.甲醇和水或乙醇和水的混合物已經發現是特別適合的.特別地，乙醇和水的混合物是希望的因為與使用其它鏈烷醇的相比使用乙醇涉及下降的環境和監管關注。當與水混合時，鏈烷醇通常以大約40%-大約90%的鏈烷醇:水的比率範圍使用。特別地，乙醇和水的80%的混合物已經發現適合於大多數應用.合意的是，溶劑或溶劑混合物基本不含(即包含不超過大約1%)的甘油或其它多元醇.已經發現水使得該方法更經濟，並且相信降低了一些鏈烷醇溶解的溶解時間。例如，地毯片溶解後，在溶解容器或溶解管道(例如活塞流熱交換器)中，從溶解容器中除去混合物。過濾熱的溶液以除去未溶解的成分，並且溶液在大氣壓下冷卻至大約120TC-大約130"C重結晶或從溶解的尼龍沉澱。從剩餘的溶液過濾尼龍，在溶液中剩下任何油、潤滑劑、和增塑劑、塗料和其它雜質。當尼龍/溶劑溶液冷卻時，高分子量的尼龍將首先沉澱，並因此可以從溶液中過濾同時維持溶液的溫度在大約120TC-大約130TC。這使得由以前的擠出或分子量發生的任何小降解產生的低分子量材料留在溶液中或排出在尼龍產物之外.當溶液也保留一些可以存在於地板覆蓋材料的溶解組分(例如增塑劑、潤滑劑和塗料)時，溶劑混合物可以通過蒸發和/或蒸餾回收。之後沉澱的尼龍用乾淨的、熱的鏈烷醇/水混合物洗滌和乾燥，例如，在真空爐中。已經發現增壓的使用使得溶解或提取溫度在160TC以下，同時使得尼龍的相對粘度(指示分子量)維持在對於纖維擠出的應用可以接受的水平。儘管不希望被任何理論束綽，仍然相信該效果應至少部分產生自低分子量尼龍級分的更好或更完全的溶解，隨後當高分子量尼龍級分沉澱出時其留在溶液中.另外，已經發現溶解可以通過分離混合和加熱加工步驟，以分開的方法設備進行這些功能，和再循環溶劑/尼龍混合物流而增強，其主要包括尼龍和其它材料的溶劑和未溶解的固體。該再循環流在相對高速下由混合容器通過泵泵回到混合容器中。混合物的速度足夠提供以活塞流通過再循環迴路，希望是瑞流活塞流。對於進一步的加工，加工流從再循環材料分離；在混合罐中以這種方法再循環材料保持尼龍顆粒和纖維不沉澱和阻塞泵體系、罐出口和管路.再循環比率(循環到總體積的體積比)不是特別關鍵，但通常可以在大約0.971-0.981的範圍。該方法的實施方案可以參考圖1(A)、圖1(B)和圖1(C)更清楚地理解，其提供了本發明方法的兩種實施方案的示意圖。在兩種實施方案中，在混合器1中的是混合的包含尼龍的原料2、溶劑3和惰性氣體進料4.溶劑3和包含尼龍的原料2在壓力下混合，並且部分該混合物作為混合物排出流5通過泵5a除去.來自泵5a的排出流5b被加入到分離泵6中，其將該流分離為高流速再循環流7(其回到混合器1中)，和低流速方法流9(其通過分離泵6泵入到熱交換體系10中).再循環流7在相對高的線速度下處理；流9從流7分離，一般在顯著低的流速下。為了取得攪拌活塞流並降低流中的尼龍纖維或顆粒沉澱和阻塞方法設備的機會，兩者均通過具有相對光滑內表面的管道，例如裝有型鐵的管路泵入。加工流9通過熱交換體系10，其中它由通過進口流ll(希望是蒸汽)加入的工作流體加熱並通過出口流12(希望是冷凝物)排出。加熱的混合物13和至少部分(希望是大部分)溶解在溶劑3中的加工流9的尼龍離開熱交換體系10。加熱的混合物13也可以包含未溶解的材料的顆粒，例如地毯底布、增塑劑、增強纖維、填料等。這些顆粒材料通過粗濾器/過濾體系14從溶液中過濾，這樣過濾的流"主要是溶解的尼龍和溶劑。另外，為了有助於減少流過體系15的未溶解的材料的量，磨碎的和/或空氣淘析的廢地毯可以在加入到混合器前在水或其它衝洗液體中徹底衝洗以除去儘可能多的顆粒材料。過濾的流15之後添加到沉澱器中，其中溶解的尼龍從溶液沉澱。因為溶液在相對高壓下，對於沉澱，如果不希望冷卻操作，使用急驟沉澱器可能是有利的，其通過降低溶液的壓力從溶液中除去尼龍。產生的沉澱尼龍和溶劑的懸浮液可以從沉澱器中作為排出流17除去，並任選部分這種流18、20可以通過泵19再循環到沉澱器中以攪拌漿和避免尼龍產物的沉澱。沉澱的排出懸浮液的非再循環部分21通過過濾體系22，在那裡它濃縮，並且除去溶劑滲透流33。未洗塗的濃綿流27添加到洗滌罐24，在那裡它用洗滌液25洗滌，一般水和溶劑混合物類似於在混合器中使用的.在圖1(B)示意顯示的本發明的實施方案中，洗滌器排出流26、28通過洗滌罐再循環泵29再循環到過濾體系22。過濾體系22再濃縮洗塗流，並且再濃縮的洗滌流之後加入到乾燥器31中，在那裡除去殘餘的溶劑和水。在圖1(C)示意顯示的本發明的實施方案中，未洗滌的濃縮流27加入到另一過濾體系22a中，其可以與過濾體系22是相同的或不同的類型，在那裡它再濃縮並除去滲透流33a。從乾燥器31除去洗滌的、濃縮的、並且乾燥的產物32，對於本發明的實施方案顯示在圖1(D)中，為了除去儘可能多的不希望的汙染物、溶劑、水等，本領域技術人員將認識到在乾燥前包括進一步的洗滌和/或再濃縮步驟可能是必須的並且是希望的。產生自本方法的固體尼龍具有適合於高價值應用(例如纖維紡紗)和低價值應用(例如注模)足夠高的分子量.並且已經發現，令人驚訝地，通過該方法產生的尼龍可以加工成具有比通過使用新尼龍獲得的那些高相當多的韌度的尼龍纖維，和其中使用與新材料的混合物時，當纖維中再循環的尼龍部分增加，韌度增加.混合器1可以是作為挽拌罐操作的壓力級容器，具有含尼龍片材料2、溶劑3和惰性氣體4(例如氮)的進口，以包泉罐。該罐將安裝機動攪拌器的通路或其它入口，和再循環混合物的除去和加入的出口和進口。溶劑3—般是鏈烷醇和水，例如乙醇和水，例如乙醇和水的80:20v/v混合物。廢材料2可以是來自地毯或組合地毯的廢物，並且可以為切割的或磨碎的片或碎屑，如織邊，或以大的片的形式。應用磨碎的碎屑特別適合於本發明的方法。另外，儘管不是嚴格地必不可少的，通過淘析滲透碎屑以至少從其它廢材料上部分分離尼龍，衝洗它以除去非尼龍顆粒，或這些的一些組合仍然是特別有利的。例如，碎屑可以首先淘析，例如通過空氣淘析，以從PVC和其它材料大部分分離尼龍，並且可以衝洗尼龍以除去小顆粒，如PVC或碳酸鈣填料顆粒，從混合器通過出口閥除去溶劑和包含尼龍的材料5(其可以主要包括尼龍，或可以是尼龍和不溶解的材料例如地毯底布、增塑劑等的混合物)的混合物並通過泵5a再循環和處理。該泵希望是適合於製造高流速的離心或其它類型的泵，和可以具有尺寸減少能力(例如所稱的"切碎機"或剪切離心泵).高流速泵5a的排出物通過第二階段泵6，其以類似於泵5a輸送的流速和/或線速度再循環部分它的流入物回到混合裝置中。在該方法中另一部分流入物通過泵6作為流出物以低流速和線速度泵輸到下一階段.分離泵6希望是羊或雙轉子螺旋泵，例如MOYNO推進腔泵，特別是MOYNOL系列泵，其已經改造以在泵的吸喉(suctionthroat)具有進口和出口。來自泵5a的高流速流出物通過該進口。部分流入物通過泵6的推進腔部分，並通過定子泵出，由其它管路輸送到剩餘的加工步驟，該部分在顯著下降的流速和線速度下由部分流入物提供.流入物的剩餘部分通過泵6的喉(throat)而未通過泵的推進腔部分，並通過泵喉區域中的進口開口對面的流出物開口泵出.該流在高流速下作為再循環流回到混合容器.圖2解釋了適合用於本發明方法的分離泵6的一種實施方案，泵喉區域205中的進口開口201，相應的出口開口(也在泵喉區域)，和加工流出口開口203的應用有助於減少由尼龍纖維或顆粒附聚導致的阻塞.並且，泵可以在相對高壓下操作和產生了足夠高的線速度以製造混合物的攪拌活塞流或通過出口203排出定子209的加工流中的懸浮液。如指示的，泵流出物的相當部分再循環回到混合容器。混合物的深度再循環有助於保持懸浮液中的尼龍纖維或顆粒並限制了附聚。部分泵流出物由通過定子209和排出出口203的通道從再循環流分離，並且之後通過過程熱交換體系10,使用開口207以清潔泵，並且在泵操作中通常保持密閉。圖2A顯示了以上描述的分離泵6的實施方案的左視圖。應理解右視圖是左視圖的鏡像。該泵通過連接到驅動軸211(未顯示)上的馬達驅動，其連接到伸展通過泵喉區域205的連結213(在圖2B中)上。該連結連接到轉子215(圖2B)上，其產生了與定子209連接的推進腔217(圖2B).進口201對面的類似出口開口使得部分流入材料能夠再循環出泵，同時部分通過轉子/定子組合轉移並通過出口203離開泵。根據本發明實施方案的分離泵可以通過改造系列LMoyno推進腔泵通過在泵喉的任何一側上鑽孔，如圖2A指示的，在開口周圍焊接合適的法蘭，並且關閉在泵頂部的原料進口製造.熱交換體系IO可以包括一個或多個熱交換器，其允許連續的混合物活塞流，同時使其溫度提高到溶解溫度，一般從大約1301C-大約155"C，更特別在從大約135匸-大約14S"C溫度，甚至更特別在從大約140"C-大約145TC溫度範圍，和在溶劑的平衡蒸氣壓以上的壓力下.通常的壓力範圍從大約300psig-大約600psig，更特別從大約300psig-大約400psig，甚至更特別從大約400psig-大約500psig。合適的熱交換器包括疊層管熱交換器或夾套活塞流反應器、盤管熱交換器和其它使得能夠在高壓下活塞流的交換器設計。例如，一種或多種盤管交換器，其中加工流體通過光滑管側壁並且蒸氣通過殼冊，可以用於將加工流加熱到溶解溫度，特別是在小規模方法中。可以使用疊層管熱交換器或夾套活塞流反應器，伴隨蒸汽或其它熱傳輸流體流過夾套，特別是在大規模方法中.熱交換器的重要特徵是它在尼龍的溶解前不需要加工流流過多支管、頭、縮管、擴管或其它可能使漿材料積聚的流動阻塞件。已經發現使用，例如具有完全流夾套的無縫中心管的疊層管熱交換器在這方面是特別適合的，因為它們不引起溶解漿的任何重大附聚。希望在熱交換器中的停留時間足夠長以使得大部分或全部尼龍能夠溶解。停留時間可以變化，取決於其它的參數，例如混合物中固體的量、流速、溶解溫度、壓力等，但對於2%尼龍固體一般是至少60s，更特別至少是大約180s。隨著固體負栽的增加最小停留時間將增加。溶解後任何剩餘的顆粒殘餘材料可以通過過濾體系14從加工流中除去，希望包含一個或多個過濾器和粗濾器。例如，初級過濾器可以用於除去大顆粒，例如100pm以上的那些，接著通過更細的過濾器以除去更小的顆粒，例如大約l^ira的那些。對於有效過濾如必須，加工流可以分離並通過兩個或更多個過濾器罐。熱的、加壓的、過濾的加工流15之後通過沉澱器16以從溶液沉澱尼龍。沉澱器可以是簡單的急驟罐，其中在急驟罐中的低壓導致了溶解的尼龍沉澱。或者，使用更複雜的沉澱器，例如強制循環蒸髮結晶器、稠液結晶器、DTB(引流管緩衝)結晶器、表面冷卻結晶器等，以獲得沉澱的尼龍。沉澱器16可以與任選的再循環流18和20，和再循環泵19存在流體交換。沉澱和母液的再循環流可以再循環回到沉澱器中，以保持懸浮在溶解混合物中的固體的基本部分並防止沉澱的量。離開沉澱器的加工流17通常包含溶劑中的沉澱尼龍的懸浮液，並且尼龍和母液通過過濾體系22分離。過濾體系22可以是任何合適的過濾體系；然而，已經發現反滲透或膜過濾體系提供了好的結果。特別地，振動剪切增強處理過濾(VSEP)，例如通過NewLogicResearch有限^^司生產的，特別適合於有效地從沉澱的母液分離沉澱的顆粒尼龍。然而，壓濾機可以在適當的位置，或作為VSEP體系的附件使用以提供更適合於常規過濾和/或乾燥至尼龍的高固體含量尼龍漿。在本發明的一種實施方案中，沉澱的尼龍顆粒用水或其它含水的洗滌溶液洗滌並乾燥.在示例性的實施方案中，部分顆粒27在洗滌器24中用水25洗滌，和產生的懸浮液26通過泵29再循環到過濾體系22中再濃縮，之後再濃縮的顆粒30在乾燥器31中乾燥，產生了乾燥的尼龍產物32.乾燥器31可以是一個或多個可獲得的多種類型的乾燥器，取決於由過濾方法獲得的沉澱尼龍漿的固體含量水平，乾燥器希望在真空下或在惰性氣體環境中操作，如以上描述的.VSEP體系通常可以將產物流濃縮到大約5-6%的固體含量，其對於許多可商購的乾燥器的有效操作來說太低。加上壓濾機(或被壓濾機替代)可以使固體含量增加到25%或更高.比大約10%高的固體含量，可以有效地使用旋轉急驟乾燥器或漿葉乾燥器。10%固體含量的原料，旋轉急驟乾燥器(APV)可以提供具有低達1.5%或更低的揮發物含量的乾燥產物。使用包含攪拌犁和切碎機的漿葉乾燥器(LittlefordDay)已經獲得低達0.07%的揮發物濃度。如以上解釋的，本發明的方法在溶劑混合和結晶中使用再循環流，使用特殊的泵設備，並避免加工設備和管路中的急內稜和彎，以減少方法設備的汙垢.並且，已經發現，預料不到地，一些溶劑，例如鏈烷醇溶劑，在混合方法期間或之後可以通過原料中的尼龍纖維或顆粒被大量吸收。結果，希望使用相對高的溶解廢原料重量比，通常在大約90wt。/。-大約99wt7。的範圍，基於原料溶液/懸浮液的總重量。整個方法中使用相對稀的尼龍漿使得漿能夠更容易地泵吸。本發明可以通過參考下面的實施例更清楚地理解，其未限制以任何方法的本發明的範圍。實施例1進行一系列試驗，其中試驗尼龍紗或尼龍片以測定基線相對粘度。也在甲醇/水混合物中溶解尼龍片，回收尼龍，並測定它的相對粘度。將許多含尼龍的組合地毯(如樣品號1-6指明)切碎並放入壓力容器中，如以下指示向其中添加400ml鏈烷醇溶劑和100ml水，如以下指示加熱混合物並增壓。從壓力容器除去溶液到另一容器中，在其中它被冷卻直至尼龍沉澱.之後使用用於尼龍紗或片的相同的方法試驗該尼龍的相對粘度。結果顯示於下表l中。表ltableseeoriginaldocumentpage20實施例2接下來是與實施例1中使用的相似的步驟，使用來自相同組合地逸或闊幅地毯的兩樣品，並變化其壓力。結果報告於下表2中。當顯示"甲醇"或"純乙醇"時，400ml這些溶劑和100ml水混合("純乙醇"僅僅顯示乙醇未變性)。當顯示"100%甲醇"時，水不包括在混合物中。從組合地毯採集樣品1和3，樣品2採自闊幅地毯，和樣品4採自熱熔預塗地毯。表2tableseeoriginaldocumentpage21實施例3將乙醇和水的80%混合物預熱到以下指示的溫度，並向容器中以足夠的量一次性添加含尼龍纖維以提供溶劑和尼龍3.5wt。/。的混合物，該混合物增壓到下表3中指示的壓力，並在該壓力下維持以下指示的時間.從容器中除去液體並在夾套容器中冷卻到120TC的溫度。過濾產生的冷卻液體以除去沉澱的尼龍。測定在第一容器中剩餘的未溶解的尼龍，計算溶解的尼龍相對於添加到混合物中的總尼龍的產率。表3tableseeoriginaldocumentpage21實施例4通過剪切，真空收集，裝袋，和打包尼龍6，6闊幅地毯廢物獲得的原料通過圖1中顯示的裝置處理.採集10線尼龍原料纖維樣品並分析成尼龍6，6.在混合器1中，原料尼龍纖維與乙醇混合到2.75wt。/。的濃度，基於原料溶液的總重量，增壓到425-460psi。在熱交換器10(盤管熱交換器)中的加熱使漿溫度提高到138-143TC.使用通過熱交換器的1.32-1.5gpm的流速.粗濾溶液並在結晶罐中在大約115-125TC的溫度範圍下沉澱.之後溶液中懸浮的尼龍通過第一過濾/濃縮體系(即VSEP)以溶液使到5重量％-6重量％固體含量.由前面運轉獲得的乾燥固體回混到固體含量10-15%以使得更有效地操作乾燥器(之後改造該方法在VSEP操作之後添加壓濾機以除去對回混合的需要)。儘管這意味著一些固體多次通過乾燥器，但結果非常好。再一次用100微米的過濾器過濾該材料。由該方法獲得的1001bs尼龍粉末進一步乾燥並造粒，以獲得具有500ppm溼度含量的材料，和相對均一的尺寸，並在2-3小時內通過組合過濾器(在大約500psi的背壓下)和噴絲頭擠出大約701bs的造粒材料以獲得尼龍纖維。試驗通過該方法獲得的紗的纖度和韌度並報告於下表4中。表4tableseeoriginaldocumentpage22纖維紡成紗，其之後加入到具有17oz/ydZ表面重量的地毯中。在紗中未使用其它纖維以製造地毯面布。紗用Glasbec底布簇絨成盧特拉杜爾基底布。在通過該方法獲得的地毯上進行各種試驗，其結果總結於下表5中。表5tableseeoriginaldocumentpage23另外，作為粘度平均分子量測定剪切廢原料和由該方法獲得的幹尼龍、和在纖維擠出前造粒的尼龍的分子量。測定原料分子量是大約30道爾頓。由以上描述的方法獲得並進一步在APV旋轉急驟乾燥器或LittlefordDay真空乾燥器中乾燥的6個尼龍樣品，分子量為平均大約38道爾頓.測定造粒的尼龍的分子量為大約40道爾頓。實施例5由以上描述的地毯剪切廢物的增壓溶解獲得的尼龍6,6以不同的重量比與新尼龍組合，擠壓成未拉伸和拉伸纖維，並且評價韌度和拉伸.在完全新的尼龍纖維上進行相同的評價.平均韌度和拉伸的結果在下表6中提供。表6tableseeoriginaldocumentpage24數據顯示，令人驚訝地，通過本發明的方法獲得包含再循環尼龍的纖維的韌度好於新的未拉伸的尼龍纖維獲得的韌度，並對於拉伸尼龍纖維大大優於工業規格。並且隨著纖維再循環含量增加，韌度驚人地進一步提高。本發明的特定實施方案的描述是為了使本領域技術人員更容易地理解本發明的本質，但並沒有限制附後的權利要求的範圍或其對等物的範圍。權利要求1.從含尼龍材料回收尼龍的方法，包括使含尼龍材料與含鏈烷醇溶劑在混合容器中接觸，其中至少一部分含尼龍材料與含鏈烷醇溶劑的混合物從混合容器中移出並在高流速下回到混合容器；增加混合物的溫度和壓力直到壓力達到高於該增加的溫度下的含鏈烷醇溶劑的平衡壓力，由此在含鏈烷醇溶劑中溶解尼龍；從任何未溶解的固體除去包含溶解尼龍的含鏈烷醇溶劑；和降低包含溶解尼龍的含鏈烷醇溶劑的溫度，或壓力，或兩者以沉澱溶解的尼龍。2.權利要求l的方法，其中混合物的溫度在活塞流熱交換器中增加。3.權利要求2的方法，其中活塞流熱交換器包含盤管熱交換器。4.權利要求2的方法，活塞流熱交換器包括疊層式單通道夾套熱交換器。5.權利要求1的方法，還包括濃縮、脫水或另外增加沉澱尼龍的百分比固體濃度.6.權利要求5的方法，其中濃縮、脫水或另外增加沉澱尼龍的百分比固體濃度包括使包含沉澱尼龍的流經過振動剪切增強處理膜過濾器。7.權利要求5的方法，其中濃縮、脫水或另外增加沉澱尼龍的百分比固體濃度包括使包含沉澱尼龍的流經過壓濾機。8.權利要求5的方法，其中濃縮、脫水或另外增加沉澱尼龍的百分比固體濃度包括使包含沉澱尼龍的流經過振動剪切增強處理膜過濾器和壓濾機。9.權利要求5的方法，其中濃縮、脫水或另外增加沉澱尼龍的濃度使液體中的沉澱尼龍的固體含量增加到至少大約5%'10.權利要求9的方法，其中固體含量增加到至少大約5-10%,11.權利要求9的方法，其中固體含量增加到至少大約25%。12.權利要求9的方法，還包括在真空下或惰性氣體環境中操作的乾燥器中乾燥脫水的、濃縮的沉澱尼龍。13.權利要求12的方法，其中乾燥發生在旋轉急驟乾燥器中。14.權利要求12的方法，其中乾燥發生在包含攪拌犁和切碎機的漿葉乾燥器中.15.權利要求l的方法，其中混合包括通過分離泵經由管道移出部分千燥器內容物，轉移部分移出的材料以進一步處理，和將移出的剩餘部分返回到混合器中.16.權利要求l的方法，其中包含鏈烷醇的溶刑包括選自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、和其混合物的鏈烷醇.17.權利要求l的方法，其中包含鏈烷醇的溶劑包括鏈烷醇和水的混合物。18.權利要求17的方法，其中鏈烷醇以溶劑的大約40wt。/。-大約90wt。/o的量的範圍存在.19.權利要求18的方法，其中包含鏈烷醇的溶劑包括水中大約80wto/o乙醇的混合物。20.權利要求l的方法，其中接觸期間的壓力為大約300psig-大約500psig。21.權利要求l的方法，其中高溫為大約135TC-大約155X:。22.權利要求21的方法，其中高溫是大約140*C。23.權利要求1的方法，其中在高溫下高於包含鏈烷醇的溶劑的平衡壓力的壓力通過向體系中加入惰性氣體達到24.權利要求l的方法，其中在高溫下高於包含鏈烷醇的溶劑的平衡壓力的壓力部分產生自體系中包含鏈烷醇的溶劑的壓頭。25.權利要求1的方法，其中包含尼龍的廢材料包括包含尼龍的地板覆蓋材料.26.權利要求25的方法，其中包含尼龍的地板覆蓋材料包括地毯或組合地毯，或其混合物.27.權利要求26的方法，其中地毯或組合地毯包含尼龍6，6。28.從含尼龍材料回收尼龍的方法，包括使含尼龍材料與含鏈烷醇溶劑在混合容器中接觸，其中至少一部分含尼龍材料與含鏈烷醇溶劑的混合物從混合容器通過分離泵移出並在高流速下回到混合容器；增加混合物的溫度和壓力直到壓力達到高於該增加的溫度下的含鏈烷醇溶劑的平衡壓力，由此在含鏈烷醇溶劑中溶解尼龍；從任何未溶解的固體除去包含溶解尼龍的含鏈烷醇溶劑；降低包含溶解尼龍的含鏈烷醇溶劑的溫度，或壓力，或兩者以沉澱溶解的尼龍；濃縮、脫水或另外增加沉澱尼龍的濃度；在乾燥器中乾燥脫水的、濃縮的沉澱尼龍.29.增加尼龍纖維韌度的方法，包括在高溫和高於溶劑在溶解溫度下的平衡流壓力的溶解壓力下的含鏈烷醇溶刑中溶解原料尼龍纖維；從溶液過濾未溶解的固體；通過降低溶液的溫度、壓力，或兩者從溶液沉澱尼龍，以形成沉澱的混合物；通過從沉澱的混合物除去溶劑而濃縮所述沉澱的混合物以形成濃縮的混合物；乾燥濃縮的混合物以形成固體尼龍；將固體尼龍擠壓成具有增加超過原料尼龍纖維韌度的韌度的纖維.30.增加原料尼龍分子量的方法，包括在高溫和高於溶劑在溶解溫度下的平衡流壓力的溶解壓力下的含鏈烷醇溶劑中溶解原料尼龍纖維；從溶液過濾未溶解的固體；通過降低溶液的溫度、壓力，或兩者從溶液沉澱尼龍，以形成沉澱的混合物；通過從沉澱的混合物除去溶劑濃縮沉澱的尼龍以形成濃縮的混合物；乾燥濃縮的混合物以形成分子量基本超過於原料尼龍的固體尼龍.31.權利要求30的方法，其中固體尼龍的分子量至少比原料尼龍高8千道爾頓。32.權利要求31的方法，其中固體尼龍的分子量至少比原料尼龍高IO千道爾頓。33.含尼龍材料回收尼龍的裝置，包括適於混合包含尼龍的材料和液體溶劑的混合容器；與混合容器存在液體交換的高流速分離泵體系，適於移出混合容器的部分內容物並且在高速下回到混合容器中；與混合容器存在液體交換的加壓熱交換器，分離泵，或兩者，其適於在溶劑的平衡流壓力以上的壓力下將來自混合容器的尼龍和溶刑的混合物加熱到高溫；與加壓熱交換器存在液體交換的過濾體系，其適於由流體流除去未溶解的固體；與過濾體系、加壓熱交換器或兩者存在液體交換的沉澱器，其適於減少流體流的壓力，降低流體流的溫度，或兩者；與沉澱器存在液體交換的濃縮器，其適於從沉澱的尼龍和溶劑的混合物除去溶劑，並增加混合物的固體含量與濃縮器存在液體交換的乾燥器，其適於乾燥尼龍和溶劑的混合物。34.權利要求33的方法，其中高流速分離泵包括推進腔泵，該泵包括位於泵喉附近的側部進口，和基本位於側部進口對面的側部出ti。35.權利要求33的方法，其中濃縮器包括振動增強處理膜過濾器，36.權利要求33的方法，其中濃縮器包括壓濾機.37.權利要求35的方法，其中濃縮器還包括壓濾機。38.包含以下的分離泵推進腔，包括遠端；近端；通過至少部分推進腔延伸的推進腔轉子；圍繞在推進腔轉子周圍並放置在推進腔的遠端和近端之間的推進腔定子；與推進腔的遠端存在液體交換的進口室；與進口室存在液體交換的側部進口開口；與進口室存在液體交換的側部再循環出口開口；與推進腔的遠端存在液體交換的加工流出口；連接於推進腔轉子的驅動軸。全文摘要本發明涉及通過以下從含尼龍材料回收尼龍的方法通過含尼龍材料與含鏈烷醇溶劑在高溫下和高於含鏈烷醇溶劑在該高溫下的平衡壓力的壓力下接觸，由此在含鏈烷醇溶劑中溶解尼龍，從任何未溶解的固體除去包含溶解尼龍的含鏈烷醇溶劑，和降低包含溶解尼龍的含鏈烷醇溶劑的溫度以沉澱溶解的尼龍。文檔編號C08J11/08GK101142262SQ200580034034公開日2008年3月12日申請日期2005年8月5日優先權日2004年8月5日發明者D·李斯,G·穆爾,J·謝潑德,R·A·貝拉德申請人:因特菲斯有限公司